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水滴石穿C語言之內(nèi)存使用

2010.04.08

問題：內(nèi)存使用
r-K%}.Co+DmdBSD愛好者樂園3Q!\+}8dcw&FQ#?$|
有人寫了一個將整數(shù)轉(zhuǎn)換為字符串的函數(shù)：

char *itoa (int n)
{
　char retbuf[20];
　sprintf(retbuf, "%d", n);
　return retbuf;
}

　　如果我調(diào)用這個函數(shù)：char *str5 = itoa(5)，str5會是什么結(jié)果呢？

　　答案分析：

　　答案是不確定，可以確定的是肯定不是我們想要的 “5”。

　　 retbuf定義在函數(shù)體中，是一個局部變量，它的內(nèi)存空間位于棧（stack）中的某個位置，其作用范圍也僅限于在itoa()這個函數(shù)中。當(dāng)itoa()函數(shù)退出時，retbuf在調(diào)用棧中的內(nèi)容將被收回，這時，這塊內(nèi)存地址可能存放別的內(nèi)容。因此將retbuf這個局部變量返回給調(diào)用者是達(dá)不到預(yù)期的目的的。

那么如何解決這個問題呢，不用擔(dān)心，方法不但有，而且還不止一個，下面就來闡述三種能解決這個問題的辦法：

　　1)、在itoa()函數(shù)內(nèi)部定義一個static charretbuf[20]，根據(jù)靜態(tài)變量的特性，我們知道，這可以保證函數(shù)返回后retbuf的空間不會被收回，原因是函數(shù)內(nèi)的靜態(tài)變量并不是放在棧中，而是放在程序中一個叫“.bss”段的地方，這個地方的內(nèi)容是不會因為函數(shù)退出而被收回的。

這種辦法確實能解決問題，但是這種辦法同時也導(dǎo)致了itoa()函數(shù)變成了一個不可重入的函數(shù)（即不能保證相同的輸入肯定有相同的輸出），另外，retbuf [] 中的內(nèi)容會被下一次的調(diào)用結(jié)果所替代，這種辦法不值得推薦。

　　2)、在itoa()函數(shù)內(nèi)部用malloc()為retbuf申請內(nèi)存，并將結(jié)果存放其中，然后將retbuf返回給調(diào)用者。由于此時retbuf位于堆（heap）中，也不會隨著函數(shù)返回而釋放，因此可以達(dá)到我們的目的。

　　但是有這樣一種情況需要注意：itoa()函數(shù)的調(diào)用者在不需要retbuf的時候必須把它釋放，否則就造成內(nèi)存泄漏了，如果此函數(shù)和調(diào)用函數(shù)都是同一個人所寫，問題不大，但如果不是，則比較容易會疏漏此釋放內(nèi)存的操作。

　　3)、將函數(shù)定義為char *itoa（int n， char*retbuf），且retbuf的空間由調(diào)用者申請和釋放，itoa()只是將轉(zhuǎn)換結(jié)果存放到retbuf而已。

　　這種辦法明顯比第一、二種方法要好，既避免了方法1對函數(shù)的影響，也避免了方法2對內(nèi)存分配釋放的影響，是目前一種比較通行的做法。

　　擴(kuò)展分析：

　　其實就這個問題本身而言，我想大家都可以立刻想到答案，關(guān)鍵在于對內(nèi)存這種敏感資源的正確和合理地利用，下面對內(nèi)存做一個簡單的分析：

　　1)、程序中有不同的內(nèi)存段，包括：

　　.data - 已初始化全局/靜態(tài)變量，在整個軟件執(zhí)行過程中有效；

.bss - 未初始化全局/靜態(tài)變量，在整個軟件執(zhí)行過程中有效；

.stack - 函數(shù)調(diào)用棧，其中的內(nèi)容在函數(shù)執(zhí)行期間有效，并由編譯器負(fù)責(zé)分配和收回；

　　.heap -堆，由程序顯式分配和收回，如果不收回就是內(nèi)存泄漏。

　　2)、自己使用的內(nèi)存最好還是自己申請和釋放。

這可以說是一個內(nèi)存分配和釋放的原則，比如說上面解決辦法的第二種，由itoa()分配的內(nèi)存，最后由調(diào)用者釋放，就不是一個很好的辦法，還不如用第三種，由調(diào)用者自己申請和釋放。另外這個原則還有一層意思是說：如果你要使用一個指針，最好先確信它已經(jīng)指向合法內(nèi)存區(qū)了，如果沒有就得自己分配，要不就是非法指針訪問。很多程序的致命錯誤都是訪問一個沒有指向合法內(nèi)存區(qū)的指針，這也包括空指針。

問題：內(nèi)存分配 & sizeof
5}ER7N)N
~5E*P?tH#p&`zo　　我使用sizeof來計算一個指針變量，我希望得到這個指針變BSD愛好者樂園6X@Y(M/?+e

量所分配的內(nèi)存塊的大小，可以嗎？
L$um%T&kVBSD愛好者樂園cv1b+t/zR~
BSD愛好者樂園f:bjIzB

Char *p = NULL;
int nMemSize = 0;
…
p = malloc(1024);
nMemSize = sizeof(p);

BSD愛好者樂園rAqEP)UXCO
　　答案與分析：BSD愛好者樂園 a:e)vw L.M3uU.y
BSD愛好者樂園^:O7@XI
答案是達(dá)不到你的要求，sizeof只能告訴你指針本身占用的內(nèi)存大小。指針?biāo)赶虻膬?nèi)存，如果是malloc分配的，sizeof是沒有辦法知道的。換句話說，malloc分配的內(nèi)存是沒有辦法向內(nèi)存管理模塊進(jìn)行事后查詢的，當(dāng)然你可以自己編寫代碼來維護(hù)。BSD愛好者樂園D'WN~6lsF
BSD愛好者樂園?yCNy-kN[ f
　　問題：棧內(nèi)存使用
*Rt5~O*M)E~,oG?\KBSD愛好者樂園~oO^y/g ~&ysr
　　下面程序運(yùn)行有什么問題？
{5TmXSgekBSD愛好者樂園1[m+?b.LxXc
BSD愛好者樂園$B!~hV$S(J`

char *GetString(void)
{
　char p[] = "hello world";
　return p;// 編譯器將提出警告
}

void Test4(void)
{
　char *str = NULL;
　str = GetString();// str 的內(nèi)容是垃圾
　cout<< str << endl;
}

BSD愛好者樂園!`r&wY?gF
　　答案與分析：BSD愛好者樂園4dI,\6La;QCN*T

\2TR.t)R9RT　　返回棧內(nèi)存，內(nèi)存可能被銷毀，也可能不被銷毀，但是，出了作用域之后已被標(biāo)記成可被系統(tǒng)使用，所以，亂七八糟不可知內(nèi)容，當(dāng)然，返回的指針的內(nèi)容，應(yīng)該是不變的，特殊時候是有用的，比如，可以用來探測系統(tǒng)內(nèi)存分配規(guī)律等等。
-y-xs{m3f4[R
(Q?_-FmUk　　問題：內(nèi)存使用相關(guān)編程規(guī)范
@YvaS i
,UwK]4^ j6M2q　　我想盡可能地避免內(nèi)存使用上的問題，有什么捷徑嗎？
BSD愛好者樂園+U(O$@8c0CLR2Q7a0j
　　答案與分析：
}.Xwfqu({*Lv)YBSD愛好者樂園r*tH$e8KA(@Aj/G
　　除非做一件從沒有人做過的事情，否則，都是有捷徑可言的，那就是站在前人的肩膀上，現(xiàn)在各個大公司都有自己的編碼規(guī)范，這些規(guī)范凝聚了很多的經(jīng)驗和教訓(xùn)，有較高的使用價值，鑒于這些規(guī)范在網(wǎng)上流傳很多，這里我就不再列出了，感興趣的，推薦參考林銳的《高質(zhì)量C/C++編程指南》。

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